Геодезия как наука

Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси трубы. Поверку выполняют двойным нивелированием (в прямом и обратном направлениях) линии длиной 50 – 70 м.

Точки А и В (рис.1) закрепляют колышками. Над точкой А устанавливают нивелир так, чтобы окуляр находился над (.) А, (.) В ставят рейку. Измеряют высоту инструмента i_A по черной стороне рейки, наводят трубу на рейку и записывают отсчет b по черной стороне. Ту же операцию выполняют по красной стороне рейки. Нивелир и рейку меняют местами.

Измеряют i_B, a по черной стороне рейки, затем для контроля по красной стороне. Вычисляют Х по черной  и красной стороне:

Значения Х, полученные по черной и  красной сторонам рейки не должны расходиться более чем на 4 мм. Затем вычисляют Х _ср:

 

Рис.1 Схема поверки цилиндрического

                      уровня нивелира

Значение  мм. Если Х _ср.>4 мм, следовательно, главное условие нивелира не выполняется и поэтому выполняют юстировку.

Юстировка: элевационным винтом устанавливают по рейке исправительный отсчет, который вычисляют по формуле: а _испр. = а – Х _ср.

При этом цилиндрический уровень сместиться из середины (концы пузырька разойдутся). Возникшее смещение пузырька уровня устраняют вертикальными исправительными  винтами уровня, предварительно ослабив боковые исправительные винты. После этого поверки 1и 3 повторяют.

Теодолитные ходы.

Теодолитным ходом называют ход полигонометрии, выполненный методами, достаточными для обеспечения точности, требуемой в съемочных сетях.

 

Рис. 2. Схемы теодолитных ходов: а – разомкнутого; б – замкнутого; в– висячего.

По форме теодолитный  ход может быть разомкнутым - опирающимся  на два исходных пункта и два исходных направления (рис. 2 а); замкнутым - опирающимся на один исходный пункт и одно направление (рис. 2 б); висячим - разомкнутым ходом, опирающимся на один исходный пункт и одно направление (рис. 2 в). Теодолитные ходы могут образовать систему теодолитных ходов с узловыми точками в местах их соединения (см. рис. 2 б).

Проект съемочной сети составляют на топографической карте или плане. Но часто положение ходов выбирают непосредственно на местности в процессе рекогносцировки. При этом учитывают ограничения на длину хода между исходными пунктами. Длины ходов, опирающихся на узловые точки, уменьшают на 30%.

Места для точек хода выбирают так, чтобы обеспечить взаимную видимость между ними, благоприятные  условия для съемки окружающей местности, удобства установки геодезических  приборов и сохранность точек.

Точки ходов закрепляют деревянными кольями, костылями, металлическими трубами и т.п. Часть точек закрепляют знаками долговременной сохранности - столбами, бетонными монолитами.

Углы поворота теодолитного хода измеряют электронным тахеометром  или теодолитом. При этом следят, чтобы на всех точках хода измерялись только правые, или только левые по ходу углы.

Для измерения угла в  его вершине устанавливают прибор, а в соседних точках – визирные цели. Угол измеряют одним приемом.

Длины сторон измеряют электронным  тахеометром или светодальномером, а при их отсутствии – землемерной лентой.

Результаты измерения  углов и расстояний записывают в  журналы установленной формы. При  выполнении измерений тахеометром  запись результатов измерений выполняется  автоматически - в памяти прибора, откуда в последующем они вводятся для обработки в компьютер.

Закрепление точек планово–высотной основы.

На полигоне задаются границы участка для топографической съемки и исходные пункты. После детального ознакомления с участком, составляют проект планово – высотной основы, руководствуясь следующими требованиями:

• Хорошая взаимная видимость между соседними пунктами основы;
• Пункты основы должны обеспечивать хороший обзор местности для топографической съемки;
• Количество пунктов их взаимное расположение выбирают с таким расчетом, чтобы с этих пунктов можно было снять полностью весь участок съемки. При съемки расстояние от пункта основы до снимаемой точки не должно превышать 100 м;
• Удобство установки инструмента;
• Удобство для линейных измерений и нивелирования;
• Расстояние между соседними пунктами должно быть не более 150 м и не менее 50 м.

Пункты закрепляются на местности  предварительно заготовленными деревянными  колышками и сторожками диаметром 2 – 4 см ( рис.3).

Колышек будет являться носителем  координат и высоты. Он в процессе всей практики должен оставаться жестко зафиксированным. Колышек вбивают вровень с землей, оставляя не более 1 – 2 см над поверхностью. В центре колышка забивают маленький гвоздик, над которым в дальнейшем будет центрироваться теодолит. Если во время колышек изменит свое положение, необходимо будет его закрепить заново и определить его координаты и высоту.

 

 

 

 

Сторожок служит для удобства отыскания пункта. Его должно быть хорошо видно на местности. На сторожке топором делают срез, на котором  записывают номер бригады и номер пункта.

 

 

 

 

 

Рис.3 Установка колышек  и

     сторожков на местности.

2.3 Измерение горизонтальных  углов. Приборы. Точность измерения.

 

Измерение горизонтального  угла выполняют способом приемов. При  измерении нескольких углов, имеющих  общую вершину, применяют способ круговых приемов. Прибор для измерения на местности горизонтальных углов называется теодолитом. Стороны измеряемого угла проектируются на плоскость лимба подвижной вертикальной плоскостью, которая называется коллимационной плоскостью. Коллимационная плоскость образуется визирной осью зрительной трубы при вращении трубы вокруг своей оси. Визирная ось трубы (или визирная линия) - это воображаемая линия, проходящая через центр сетки нитей и оптический центр объектива трубы.

Работу начинают с  установки теодолита над центром знака (например, колышка), закрепляющим вершину угла, и визирных целей (вех, специальных марок на штативах) на концах сторон угла.

Установка теодолита  в рабочее положение состоит  из центрирования прибора, горизонтирования его и фокусирования зрительной трубы.

Центрирование выполняют с помощью отвеса. Устанавливают штатив над колышком так, чтобы плоскость его головки была горизонтальна, а высота соответствовала росту наблюдателя. Закрепляют теодолит на штативе, подвешивают отвес на крючке станового винта и, ослабив его, перемещают теодолит по головке штатива до совмещения острия отвеса с центром колышка. Точность центрирования нитяным отвесом 3 – 5 мм.

Пользуясь оптическим центриром, теодолита (если такой у теодолита  имеется), сначала надо выполнить горизонтирование, а затем центрирование. Точность центрирования оптическим центриром 1 – 2 мм.

Горизонтирование теодолита выполняют в следующем порядке. Поворачивая алидаду, устанавливают ее уровень по направлению двух подъемных винтов, и, вращая их в разные стороны, приводят пузырёк уровня в нуль-пункт. Затем поворачивают алидаду на 90º и третьим подъёмным винтом снова приводят пузырёк в нуль-пункт.

Фокусирование зрительной трубы выполняют “по глазу” и “по предмету”. Фокусируя “по глазу”, вращением диоптрийного кольца окуляра добиваются четкого изображения сетки нитей. Фокусируя “по предмету”, вращая рукоятку кремальеры, добиваются четкого изображения наблюдаемого предмета. Фокусирование должно быть выполнено так, чтобы при покачивании головы наблюдателя изображение не перемещалось относительно штрихов сетки нитей.

Для измерения горизонтальных углов в инженерной геодезии применяют  способы приемов, круговых приемов  и повторений.

Способ приемов.  Над  вершиной  В  измеряемого угла β=АВС (таблица 26.1) центрируют и горизонтируют теодолит,  а на точках А и С устанавливают визирные цели.  Измерение горизонтального угла способом приемов (способ отдельного угла) заключается в том, что один и тот же угол измеряется дважды,  при двух положениях вертикального круга относительно зрительной трубы:  при круге слева (КЛ) и при круге справа  (КП).  При переходе  от  одного приема к второму зрительную трубу переводят через зенит и смещают лимб горизонтального круга на 1  ...5 .  Эти  действия позволяют  обнаружить  возможные грубые ошибки при отсчетах на лимбе и уменьшить приборные погрешности.  Так как лимб оцифрован по ходу часовой  стрелки  наведение  зрительной трубы принято выполнять сначала на правую точку,  а затем на левую.  Контролем измерений  горизонтального угла является разность значений угла, полученная из двух измерений (КЛ и КП), не превышающая двойную точность отсчетного устройства, т.е.

βкл - βкп ≤ 2t.                  

Cпособ круговых приемов  применяется при измерении нескольких  горизонтальных углов с общей вершиной М (таблица 26.2) и выполняется двумя полуприемами, при двух положениях вертикального круга КЛ и КП. При визировании  на начальную точку 1 отсчет по горизонтальному кругу при КЛ устанавливают чуть больше нуля, в нашем примере 0 01.5'. Затем наводят трубу последовательно по ходу часовой стрелки на точки 2,  3,  4,  1 и берут отсчеты.  Разность начального и конечного отсчетов на точку 1 не должна превышать двойную точность отсчетного устройства.

Второй полуприем  наблюдений  при КП выполняют против хода часовой стрелки при первоначальной установке горизонтального круга в  последовательности 1,  4, 3, 2, 1. Убедившись в допустимости начального и конечного отсчетов,  вычисляют:  значения двойной коллимационной погрешности     2с=КЛ-КП+180? ,     средние     отсчеты    по    направлениям аi=(КЛi+КПi)/2-180? , среднее направление на начальную точку 1 из четырех отсчетов, приведенные направления.

Для повышения  точности  измерений делают несколько круговых приемов, а перед каждым приемом горизонтальный круг переставляют.

Способ повторений позволяет  несколько повысить точность измерений  отдельного горизонтального угла за счет уменьшения погрешностей отсчетов на результат измерений. Сущность способа  заключается в  многократном (n) откладывании на лимбе величины измеряемого угла. Отсчеты берут только в начале (a) и в конце (b) наблюдений, а значение угла β вычисляют по формуле  β = (b-a)/n .

На точность измерения  горизонтальных углов влияют следующие  основные погрешности:

1. центрирования  (установка оси вращения теодолита над вершиной измеряемого угла, максимальное значение которой равняетсяΔс× p/d), 

2. редуцирования (внецентренное  положение визирной цели, вычисляемой  по формуле аналогичной погрешности  центрирования), 

3. визирования  (зависит от увеличения зрительной трубы и составляет величину 60"/v),

4. отсчетов на лимбе,  принимаемой равной  половине  точности отсчетного устройства, т.е. mo= t/2.

При соблюдении методики угловых измерений техническими теодолитами влияние  погрешностей за центрирование и редуцирование можно свести к пренебрегаемо малым величинам.  Тогда,  главное влияние на  точность измерения оказывают погрешности отсчетов по лимбу. Учитывая это, определим среднюю квадратичную погрешность измерения угла.  При  измерении угла  после  наведения  на  точки делаются отсчеты по лимбу со средней квадратичной погрешностью mo = t/2.  Эту погрешность можно принять  за погрешность направления измеряемого угла, т.к. другие виды погрешности не оказывают существенного влияния.

Погрешность угла как разности двух направлений

mβ' = mo√2 = (t/2) × √2.

Средняя квадратическая  погрешность угла,  измеренного дважды при КЛ и КП,

mβ = (t/2)× √2 / √2 = t/2.

Средняя квадратичная погрешность  разности двух значений угла в полуприемах:

md = mβ' √2 =(t/2)× √2 × √2 = t,

а предельная погрешность  с вероятностью 95% принимается равной удвоенной, т.е.

md(пред) = 2md = ±2t.

Таким образом,  разность  между  значениями  угла в полуприемах не должна превышать двойной точности отсчетного устройства.

 

2.4 Измерение  линий мерными лентами и рулетками. Точность измерений. Поправки, вводимые в измеренные длины линий.

 

Мерные приборы. Расстояния в геодезии измеряют мерными приборами и дальномерами. Мерными приборами называют ленты, рулетки, проволоки, которыми расстояние измеряют путём укладки мерного прибора в створе измеряемой линии. Дальномеры применяют оптические и светодальномеры.

Мерные ленты типа ЛЗ изготавливают из стальной полосы шириной до 2,5 см и длиной 20, 24 или 50 м. Наиболее распространены 20-метровые ленты. На концах лента имеет вырезы для фиксирования концов втыкаемыми в землю шпильками. На ленте отмечены метровые и дециметровые деления. Для хранения ленту наматывают на специальное кольцо. К ленте прилагается комплект из шести (или одиннадцати) шпилек.

Рулетки – узкие (до 10 мм) стальные ленты длиной 20, 30, 50, 75 или 100 м с миллиметровыми делениями. Для высокоточных измерений служат рулетки, изготовленные из инвара – сплава (64% железа, 35,5% никеля и 0,5% различных примесей), имеющего малый коэффициент линейного расширения. Для измерений пониженной точности применяют тесьмяные и фиберглассовые рулетки.